Лабораторный практикум для выполнения практических работ по предмету: «Металлургия тяжелых цветных металлов» по направлениям бакалавриата 5520400-«Металлургия» (стр. 9 )

При плавке:

Извлечение меди в штейн - 96 %;

Извлечение цинка - 20 %;

Сумма от содержания железа, меди, серы, цинка в штейн составляет - 90 %;

Десульфуризация - 30 %.

Допустим, что в плавку поступает материал следующего химического состава (табл. 6).

Расчет ведут на 100 кг обоженного концентрата. Приняв степень десульфуризации при плавке, равной 30 % находим количество серы, переходящей в штейн:

количество серы = = 11,34 кг

где, 16,2 – содержание серы в обоженном концентрате.

При плавке содержание серы в штейне 25 %, тогда масса штейна составит:

= 44,4 кг.

В штейн перейдет,

меди: 15 × 0,95 = 14,25 кг

цинка: 6 × 0,2 = 1,2 кг

железа: 44,4 × 0,9 - (11,34 + 14,25 + 1,2) = 12,17 кг.

Результаты сводим в таблицу 7.

Таблица 6.

Химический состав материалов для плавки.

Материалы	Содержание, %
меди	железа	цинка	серы	крем-незема	глино-зема	оксид кальция	прочих	всего
Обожженный концентрат	15	36,1	6,0	16,2	20	2,0	1,5	3,2	100
Конвертерный шлак	2,0	50,0	2,5	1,0	25	7,0	1,0	11,5	100

Таблица 7.

Состав штейна

Содержание	Составляющие элементы штейна
медь	цинк	железо	сера	кислород	прочие	всего
В килограммах	14,25	1,2	12,17	11,34	1,8	3,64	44,4
В процентах	32,1	2,7	27,4	25,55	4,05	8,2	100

При определении массы конвертерного шлака, поступающего в плавку, исходим из того, что весь конвертерный шлак возвращается в отражательную плавку и все железо штейна при его конвертировании в отвальный шлак:

12,17 - 50 %

х - 100

х = =24,34 кг.

Таким образом, состав шихты плавки будет следующим:

огарок - 100 кг

конверторный шлак - 24,34 кг

всего - 124,34 кг

приложение 3. схема упрощенного расчета шихты для плавки сырого медного концентрата

Допустим, что при плавке в печах КФП в условиях АГМК десульфуризация достигает 40-75 %, содержание серы в штейне изменяется от 20 до 30 %, в штейн переходит 97-99 % меди и 50-60 % цинка, штейн содержит около 3-4 % кислорода. Суммарное содержание железа, меди, серы – 90 %.

На основании этих данных рассчитывается состав штейна.

Расчет ведется на 100 кг концентрата с содержанием:

медь - 18 %;

железо - 30 %;

сера - 35 %;

цинк - 3 %;

кремнезем - 4 %;

кальций - 1 %;

прочие – 9 %.

Десульфуризация при плавке - 40 %.

Тогда остаточное содержание серы в штейне составляет:

= 21 кг.

Масса штейна с содержанием 25 %, серы определяется из соотношения:

21 - 25 %

х - 100 %

Х = = 84 кг.

В штейн перейдет:

меди: 18 × 0,38=17,64 кг,

цинка: 3 × 0,55 = 1,65 кг.

Учитывая, что сумма трех компонентов штейна – меди, серы и железа – составляет в среднем 90 % от веса штейна, т. е. (84 × × 0,9 = 75,6 кг).

Находим массу железа в штейне:

76,6 - 21 - 27,64 = 36, 96 кг.

Содержание кислорода в штейне принимаем равным 3 %. Тогда масса кислорода в нем составит:

84.0,03 = 2,52 кг.

Результаты расчета штейна сводятся в табл. 8.

Теперь определяем количество конвертерного шлака, входящего в шихту плавки: для данного примера возьмем средний химический состав конвертерного шлака Алмалыкского медеплавильного завода, %: медь-2,3; двуокись кремния - 24,8; оксид цинка - 2,5; железо - 29; оксид кальция - 2,0; прочих - 19,4 (прочие можно включить следующие химические соединения: оксид магния, Al203 , сера и т. д.).

Таблица 8.

Результаты расчета штейна.

Содержание	Состав штейна
медь	железо	сера	цинк	кислород	прочие	Всего
В килограммах В процентах	17,64 21	36,96 44	21 25	1,65 2	2,52 3	4,23 5	84 100

Исходя из этого, все железо штейна при конвертировании переходит в конвертерный шлак, определяем его массу:

36,96 кг - 49 %

х -  100 %

х= = 75,42 ≈ 75,5 кг.

В 75,5 кг конвертерного шлака будет содержаться:

медь

75,5 - 100

х - 2,3

х= =1,74 кг,

кремнезем = = 18,72  кг,

оксид цинка = = 1,88 кг,

железа = = 37,0 кг,

оксид кальция = = 1,51 кг,

прочие соединения = = 14,65 кг.

Состав флюса в % указывается переподавателем.

Допустим, что в кварцевой руде содержится следующий состав, %: диоксид кремния - 70, железа - 7, Al2O3 - 15 и прочие – 8. известняк содержит, %: оксид кальция - 50, диоксид кремния - 7, железа - 0,5 и прочие - 42,5.

Для расчета флюсов задаемся составом отвального шлака. Допустим, что плавку ведут на шлак следующего состава, %: оксид железа - 42,0; диоксид кремния - 38,0; оксид кальция - 7,0.

Составим таблицу основных шлакообразователей (табл. 9), учитывая при этом, что часть железа шихты переходит при плавке в штейн. Условно примем, что в штейн переходит всё железо конвертерного шлака.

Таблица 9.

Таблица основных шлакообразующих компонентов.

Компоненты шихты	Всего, кг	Содержание, кг
железо	кремнезем	оксид кальция
Концентрат	100	30,0	4,0	1,0
Конвертерный шлак	75,5	-	18,72	1,51
Кварцевая руда	Х	0,07х	0,7х	-
Известняк	У	0,005у	0,07у	0,5у
Всего	30+0,07х+ +0,005у	22,72+0,7х+ +0,07у	2,51+0,5у

На основании данных табл. 9 для определения неизвестных составляем два уравнения:

= ;

= ;

где, 32,5 – берется от шлака, содержащего 42 % FeO.

Решая совместно эти уравнения, находим х и у:

х=11,2 кг;  у=10,5 кг.

Выход шлака определяем по кремнезему, содержание которого в шлаке составляет:

= 31,25 кг

где, 22,72 - берется от шлака, содержащего 38 % оксида кремния.

Следовательно, масса шлака будет равна:

= 82,28 кг.

Состав шихты для плавки:

сырого концентрата – 100 кг,

конвертерного шлака - 75,5 кг,

кварца - 11,2 кг;

известняка – 10,5 кг.

Приложение 4. Определение концентрации

серной кислоты титрометрическим

методом и расчет её расхода при выщелачивании

Анализируемый раствор, определенного количества помешается в колбу, затем в раствор добавляют индикатор. Рабочий щелочной раствор титруется с помощью бюретки.

Рабочий щелочной раствор, готовится следующим образом:

Берется специальный щелочной стандарт; Перемешивается с определенным количеством дистиллированной водой (если, необходимо приготовить рабочий щелочной раствор 0,1 нормали, то в 1 литр дистилированной воды перемешивают специальный стандарт 0,1 нормали).

Титрование серной кислоты ведётся до изменения окраски. В связи с этим вытекает следующее равенство:

N1V1 = N2V2

где, N1 – нормаль щелочи,

  V1 – расходное количество щелочи,

  N2 – нормаль китслоты,

  V2 – расходное количество кислоты.

При достижении этого равенства индикатор меняет цвет раствора и нормаль кислоты определяется по следующей формуле: